Устройство для определения координат точек криволинейной поверхности

 

Изобретение относится к приспособлениям для измерения контуров или кривых, например, для измерения профилей сечений и может быть использовано для моделирования поверхностей пространственной фермы, например,-для определения координат формующих поверхностей гладильных подушек. Цель изобретения - повышение точности определения координат. Для достижения указанной цели устройство снабжено установленными на корпусе аналогично первым двум щупам третьим и четвертым щупами, одни концы которых предназначены для контактирования с измеряемой поверхностью, а другие взаимосвязаны с преобразователем координат, выполненным в виде диска и установленного коаксиально последнему и взаимосвязанного с ним стакана со шкалой на наружной цилиндрической поверхности, отсчетный узел взаимосвязан со стаканом, а диск соединен посредством шарового шарнира с корпусом и взаимосвязан со вторыми концами всех щупов. 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 5/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ. СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4859766/28 (22) 16.08.90 (46) 23,12.92. Брл, ¹ 47 (71) Орловский научно-исследовательский институт легкого машиностроения (72) В,Г.суметов и Г.В.Калмыков (56) Моделирование на ЭЦВМ эквидистантных поверхностей объемных гладильных подушек. В.Г.Шуметов и др. Автоматизированные системы управления технологическими процессами легкой и ром ы шлен ности, Сб. научн. трудов МТИЛП, М„1985, с,50-54, Авторское свидетельство СССР

¹ 1366862, кл. G 01 B 5/20, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КООРДИНАТ, ТОЧЕК КРИВОЛИНЕЙНОЙ

ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к приспособлениям для измерения контуров или кривых, например, для измерения профилей сечеИзобретение относится к и риспособлениям для измерения контуров или кривых, например, для измерения профилей сече ний, и может быть использовано для моделирования эквидистантных поверхностей криволинейной пространственной формы, например, для определения координат эквидистантных формующих поверхностей гладильных подушек, Существует способ моделирования на

ЭЦВМ эквидистантных формующих поверхностей объемных гладильных подушек, согласно которому определение координат точек моделируемой поверхности произво„„ЯцÄÄ 1783278 Al

2 ний и может быть использовано для моделирования поверхностей пространственной формы, например, для определения координат формующих поверхностей гладильных подушек. Цель изобретения —" повышение точности определения координат. Для достижения указанной цели устройство снабжено установленными на корпусе аналогично первым двум щупам третьим и четвертым щупами, одни концы которых предназначены для контактирования с измеряемой поверхностью, а другие взаимосвязаны с преобразователем координат, выполненным в виде дйска и установленного коаксиально последнему и взаимосвязанного с н им стакан а со шкалой на наружной цилиндрической поверхности, отсчетный узел взаимосвязан со стаканом, а диск соединен посредством шарового шарнира с корпусом и взаимосвязан со вторыми концами всех щупов. 4 ил. дится по параметру эквидистантности Э, ко- О тарый в пространстве откладывается по нормали к поверхности к точке, координаты QQ которой определяются, Недостатком этого способа является большая трудоемкость вычислительных Ь операций, связанная с программированием на ЭЦВМ.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому устройству является устройство для определения координат точек поверхности криволинейной пространственной формы, содержащее основание с базовой плоскостью, размещенный на

1783278 основании узел базирования, найравляющие, закрепленные на основании параллельно базовой плоскости, траверсу, установленную нэ направляющих с воэмож- ностью перемещения вдоль нйх и фиксации, 5 установленную на траверсе с возможностью перемещения вдоль нее в направле-. нии, перпендикулярном направлению перемещения траверсы и фиксации каретку с размещенными на ней основным коорди- 10 натным механизмом и дойолнительным, узла, жестко закрепленного на корпусе, установленных на корпусе симметрично относительно оси отсчетного узла, перпенди- 15 кулярно базОвой плоскости основания и с воэможностью осевого перемещения и фик- сации двух щупов, одни концы которых предназначены для контактирования с изменяемой поверхностью, и преобразователя 20 координат, шарнирно соединенного с корпусом и взаимосвязанного со вторыми концами щупов и отсчетным узлом (2).

Известный прибор характеризуется

30 выполненными в виде корпуса, отсеченного низкой точностью определения координат точек криволинейной поверхности.

Цель изобретения — повышение точности определения координат, Указанная цель достигается тем, что устройство для определения координат точек.криволинейной поверхности, содержащее основание с базовой плоскостью, размещенный на основании узел базирования, направляющие, закрепленные нэ основании параллельно базовой плоскости, траверсу, установленную на направляющих с возможностью перемещения вдоль них и фиксации, установленную на траверсе с воэможностью перемещения вдоль нее в направлении, перпендикулярном направлению перемещения траверсы и фиксации, каретку с размещенными на ней основным координатным механизмом и дополнительным, выполненным в виде корпуса, отсчетного узла, жестко закрепленного на корпусе, установленных нэ корпусе симметрично относительно оси отсчетного узла, перпендикулярно базовой плоскости основания и с возможностью осевого перемещения и фик- сации двух щупов, одни концы которых предназначены для контактирования с йзмеряемой поверхностью, и преобразователя кбординэт, шарнирно соединенного с корпусом и взаимосвязанного со вторыми концами щупов и отсчетным узлом, снабжено установленными на корпусе аналогично первым двум щупам третьим и четвертым щупами, однй концы которых предназначены для контактирования с измеряемой поверхностью, а другие взаимосвязаны с преобразбвэтелем координат, выполненным в виде диска и установленного коакси- . ально последнему и взаимосвязанного с ним стакайэ со шкалой на наружной цилиндрической поверхности, отсчетный узел взаимосвязан со стаканом,:а диск соединен посредством шарового шарнира с корпусом и взаимосвязан со вторыми концами всех щупов., Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 представлен общий устройства в разрезе по продольной оси каретки; на фиг.2 — общий вид дополнительного координатного механизма в рабочем положении; на фиг.3 — поперечный разрез

ro А-А на фиг.2; на фиг.4 — упрощенная схема преобразователя координат криволинейной поверхности в рабочем положении.

Устройство состоит из основания 1 с базовой плоскостью 2, на которой разме- . щен узел базирования 3 поверхности заданной формы 4.

На основании 1 с помощью стоек 5 и 6 . .жестко закреплены параллельно базовой плоскости направляющие 7 и 8. На направляющих установлена траверса 9 с возможностью перемещения вдоль них и фиксации, На траверсе 9 установлена с возможностью перемещения вдоль нее и фиксации по направляющим 10 и 11 в направлении, перпендикулярном направлению перемещения траверсы каретка 12.

На каретке 12 размещен основной координатный механизм 13. Координатный ме5 ханиэм 13 состоит из щупа 14 со штоком 15 и жалом 16, индикатора 17 положения жала

16, состоящего из корпуса 18 и шкалы 19, Шкала 19 жестко закреплена на каретке 12, а корпус 18 жестко связан со штоком 15, 0 который установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении, перпендикулярном базовой плоскости 2 основания 1 в цилиндрической направляющей 20 и подпружинен пружи5 ной 21.

Каретка 12 и траверса 9 снабженй фиксаторами 22 и 23, обеспечивающими их перемещение по напрэвляющим 7, 8 и 10, 11 с заданным шагом..

0 . На каретке 12 на расстоянии от оси щупа 14, кратном шагу перемещения каретки

12, установлен с осью 24 дополнительный координатный механизм 25, выполненный в виде корпуса 26, и регистратора координат

5 27, жестко закрепленного на корпусе 26 с узлами крепления 28 и 29. На корпусе установлены симмет рично относительно оси 24 и перпендикулярно базовой плоскости 2 основания 1 с воэможностью осевого перемещения и фиксации два щупа 30 с жалами 31, 1783278

6 контактирующими с измеряемой поверхностью 4, Щупы подпружинены по осям пружинами 32 и зафиксированы в определенном положении фиксаторами 33, На корпусе 26 установлены также еще два телескопических щупа 34 со штоками 35, фиксаторами 36 и прижимами 37, которые подпружинены по оси пружинами 38..

Регистратор координат 27 состоит из корпуса 26, платформы 39, преобразователя координат 40 и отсчетного узла 41 с измерительным стержнем 42, П-образного каркаса 43.

Отсчетный узел 41 закреплен на Побразном каркасе 43. Преобразователь координат 40 состоит из диска 44 и установленного коаксиэльна последнему и взаимосвязанного с ним стакана 45. Преобразователь координат установлен на платформе 39 с помощью шарнира 46 и стойки

47 с возможйостью совершения качательных движений вокруг шарнира 46. Стакан 45 имеет шкалу 48 на наружной цилиндрической поверхности.

Стакан 45 взаимосвязан с атсчетным узлом 41. Диск 44 соединен посредством . шарового шарнира 46 и стойки 47 с корпусом и взаимосвязан с верхними концами всех щупов 30 и 34.

Устройство работает следующим образом.

Обмеряемая поверхность за@анной, формы 4 устанавливается и закрепляется в узле 3 крепления и базирования. Перемещением стакана 45 по резьбе диска 44 с помощью шкалы 48 устанавливается требуемый параметр эквидистантности. Траверса 9 устанавливается таким образом, чтобы щуп 14 занял положение над точкой повер-. хности 4, принятой зэ начальную точку измерений, Определяется вертикальная координата точки поверхности 4 относительно начального положения щупа 15, Для этого щуп 14 по направляющей 20 опускает ся до соприкосновения жала 16 с поверхностью 4, производится отсчет координаты Z по шкале 19 и корпусу 18. Возврат щупа 14 в исходное положение осуществляется при помощи пружины 21. Затем каретка 12 перемещается по направляющим 10 и 11 на заданный шаг с памощьк. устройства 23 и измеряется вертикальная координата Z следующей точки поверхности 4, При перемещении каретки f2 по направляющим 10 и 11 на расстояние, равное расстоянию между осью щупа 14 и осью 24 дополнительного координатного механизма 25, ана займет положение, при котором ось 24 пройдет че, рез начальную точку измерений, В этом положении производится определение величины координаты Л Z точки поверхности, эквидистантной обмеряемой паверхности 4. Для этого дополнительный координатный механизм 25 из исходного положения, при котором точка А пересечения верхней плоскости стакана 45 и оси преобразователя координ ат 40 и точка В контакта этой плоскости с измерительным стержнем 42 совпадают и преобразователь

10 координат 40 расположен параллельно базавой плоскости 2, а точки С, D, Е и F контактов щупов 30 и 34 с дйском 44 может в плоскости, перпендикулярной оси 24, переводится в рабочее положение. Регистратор координат 27 при йэжатии на фиксаторы 33

15 и освобождении щупов 30. по стойкам 43 опускается до положения, при котором жала

31 щупов 30 соприкасаются с обмеряемой поверхностью 4. При наличии кривизны обположение, при котором плоскость, в которой лежат точки С, 0 и О, а следовательно, и нижняя плоскость. диска 44 отклоняется на некоторый угол Q от исходного положения.

Верхняя плоскость стакана 45 также отклонится на угол a . .Точка А переместится в! J поЛожение А, а точка  — в положение В .

Измерител ьный стержень 42 получит перемещение ЛТ, величина которого апределя30 ется по отсчетному узлу 41 и составляет приращение координаты Л2 по сравнению с параметрам эквидйстантности 3. Фиксаторы ЗЗ опускаются, зафиксировав это положение преобразователя координат 40, регистратор координат 27 по стойкам 43 поднимается в исходное положение. Затем нажатием на фиксаторы 36 тока 35 щупов 34 ойускэются ниже щупов 30 и фиксируются в этом положении фиксаторами 36; Регистра40 тар координат 27 вновь опускается да соприкосновения штоков 35 с обмеряемой поверхностью 4, Щупы 34 займут положение, при котором плоскость, в которой лежат точки Е, F и О, а, следовательно, и нижняя плоскость диска 44 отклоняется на некоторый допалнител ьн ый угол а"

Верхняя плоскость стакана 45 также отклонится на дополнительный угол а" и измерительный стержень 42 получит

50 дополнительное перемещение, величина которого определяется по отсчетнаму узлу

41 и составляет дополнительное приращение координаты h,Z" по сравнению с параметром зквидистантйости и приращением

55 координаты Л Z, палучечным на предыдущем этапе измерений.

Возврат регистратора координат 27 в исходное положение осуществляется при помощи пружин 49, щупов 30 и 34 — при

20 меряемай поверхности 4 щупы 30 займут

1783278

22

8 б

S помощи фиксаторов ЗЗ и 36 и пружин 32 и

38, Каретка 12 перемещается и пройзводят"ся йзйереним при помощи основного координатного механизма 13 и дополнительного 5 координатного механизма 25 во всех точках обмеряемой поверхности 4, расположенных вдоль оси каретки 12, и отстояЩих друг от друга на величину шага перемещения каретки 12. 10

Затем каретка 12 возвращается в исход. ное положение (крайнее левое- положенйе. по фиг.1), траверса 9 перемещается йа один шаг, производятся измерения во всех точках следующего ряда и т,д. 15

По полученным координатам Z производится графическое построение продоль: ных и поперечных сечений обмеряемой поверхности 4, а по полученым значениям приращений координат AZ= ЛТ+ AZ" — 20 продольйых и поперечных сечений эквидистантной поверхности.

Технико-экономическая эффективность устройства достигается путем оперативного получения координат точек эквидистантной 25 поверхности с более высокой точностью, чем у известных устройств.

Формула. изобретения

Устройство для определения координат точек криволинейной поверхности, содер- 30 жащее основание с базовой плоскостью, размещенный на основании узел базирования, направляющие; закрепленные на основании параллельно базовой плоскости, траверсу, установленную на направляющих 35 с возможностью перемещения вдоль них и фиксации, установленную на траверсе с возможностью перемещения вдоль нее в направлении, перпендикулярном направле.нию перемещения траверсы, и фиксации каретку с размещенными на ней основным координатным механизмом и дополнительным,.выполненным в виде корпуса, отсчетного узла, жестко за кре плен ного на корпусе, установленных на корпусе симметрично относительно оси отсчетного узла, перпендикулярно базовой плоскости основания и с возможностью осевого перемещения и фиксации двух щупов, одни концы которых предназначены для контактирования с измеряемой поверхностью, и преобразователя координат, шарнирно соединенного с корпусом и взаимосвязанного с вторыми концами щупов и отсчетным узлом, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности определения координат, оно снабжено установленными на корпусе аналог и чно первЫм двум щупам третьим и четвертым щупами, одни. концы которых предназначены для контактирования с измеряемой поверхностью, а другие взаимосвязаны .с преобразователем координат, выполненным в виде диска и установленного коаксиально последнему и взаимосвязанного с ним стакана со шкалой на наружной цилиндрической поверхности, отсчетный узел взаимосвязан.со стаканом, а диск соединен посредством шарового шарнира с корпусом in взаимосвязан с вторыми концами всех щупов.

1783278

1783278

4 — 
Фиг. 1

Составитель В. Харитонов

Техред М.Моргентал . Корректор Н. Гунько

Редактор Т. Куркова

Заказ 4504 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101